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本文主要研究了2K-H行星齿轮传动机构动力学特性,并运用MATLAB软件为开发平台,结合其强大的工程计算能力和语言特性,开发了一套便于对多自由度振动系统进行固有频率以及主振型分析的程序,并计算了系统在不同情况下的响应情况。
首先,用集中参数法建立了2K-H行星齿轮传动机构的动力学模型。除了考虑齿轮啮合刚度的时变性外,还考虑了齿轮的啮合误差对系统动力学特性的影响。推导出了系统的动力学方程,对该方程适当改造,可以得到包含制造误差和啮合时变等因素的动力学方程,为进一步分析系统的动力学特性打下了基础。
其次,对标准动力学方程的各个主要参数进行了计算。根据啮合刚度时变性的原理,参照ISO标准算法,用抛物线拟合单齿副的啮合刚度,经过叠加求得齿轮的啮合刚度的数学表达式。运用此方法可以大大简化在振动分析中的计算量。
再次,采用矩阵迭代法,编写了计算流程并以MATLAB为工作平台,进行编程,开发了能求任意系统固有频率和主振型的程序。并对自动行星齿轮变速器第一级机构的固有频率进行了求解,分析了构件质量,啮合刚度以及支撑刚度等物理参数变化对系统固有频率尤其是一阶频率的影响,为进行系统结构修改提供了理论依据,也为系统的改进设计提供了参考方案。
最后,在相对运动动力学分析结果上,运用有阻尼系统响应的振型叠加法求解多自由度系统的振动响应。编制了响应的计算程序,并对计算结果进行了分析,为行星齿轮传动动态特性的进一步研究奠定了基础。
为了验证理论方法的正确性,进行了齿轮动态特性试验,测试了系统的固有频率,并与理论结果进行了比较。两种结果的一致性验证了本文所用的方法是有效的。